(57)【要約】【課題】本発明は、溶断特性を安定化させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の回路保護素子は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極１２と電気的に接続されたエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４と、前記エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５とを備え、前記下地層１４をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記下地層をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成した回路保護素子。
【請求項２】
フィラーの内部に炭酸ガスを充填させた請求項１記載の回路保護素子。
【請求項３】
下地層を構成するフィラーの含有量を１０〜９０体積％とした請求項１記載の回路保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の回路保護素子は、図２に示すように、絶縁基板１と、この絶縁基板１の上面の両端部に設けられた一対の電極２と、前記絶縁基板１の上面の中央部に形成されたエポキシ樹脂からなる下地層３と、この下地層３の上面に設けられ、かつ前記一対の上面電極２と電気的に接続されたエレメント部４と、このエレメント部４を覆うように設けられた絶縁層５と、前記絶縁基板１の両端面に形成された一対の端面電極層６とを備えた構成としていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２５８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の回路保護素子の構成では、下地層３が耐熱性の低いエポキシ樹脂で形成されているため、レーザでエレメント部４にトリミング溝を形成しようとすると、レーザの熱で下地層３の形状が不安定となり、これにより、エレメント部４の形状が安定しない場合があるため、溶断特性がばらつくという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、溶断特性を安定化させることができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記下地層をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成したもので、この構成によれば、下地層を耐熱性に優れているシリコン樹脂およびシリカまたはアルミナで構成しているため、レーザでエレメント部にトリミング溝を形成してもレーザの熱で下地層の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができるという作用効果が得られるものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、フィラーの内部に炭酸ガスを充填させたもので、この構成によれば、フィラーの内部に充填させた炭酸ガスの熱伝導度が空気より低いため、エレメント部で発生した熱をエレメント部内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部を速く溶融させることができるという作用効果が得られるものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、下地層を構成するフィラーの含有量を１０〜９０体積％としたもので、この構成によれば、エレメント部をスパッタで構成する際に、エレメント部にクラックが発生したり、下地層にスパッタが付かなかったりするのを防ぐことができるという作用効果が得られるものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明の回路保護素子は、下地層を耐熱性に優れているシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成しているため、レーザでエレメント部にトリミング溝を形成してもレーザの熱で下地層の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図
【図２】従来の回路保護素子の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における回路保護素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図を示したもので、この図１に示すように、本発明の一実施の形態における回路保護素子は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の上面の両端部に設けられた一対の上面電極１２と、この一対の上面電極１２を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極１２と電気的に接続されたエレメント部１３と、このエレメント部１３と前記絶縁基板１１との間に設けられた下地層１４と、前記エレメント部１３を覆うように設けられた絶縁層１５とを備えた構成において、前記下地層１４をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを混合させたもので構成したものである。
【００１５】
上記構成において、前記絶縁基板１１は、その形状が方形状であり、そしてＡｌ２Ｏ３を５５％〜９６％含有するアルミナで構成されているものである。また、前記一対の上面電極１２は、絶縁基板１１の上面の両端部に設けられ、かつＡｇ等を印刷することによって形成されているものである。そしてまた、前記エレメント部１３は、絶縁基板１１の全面を覆うように下地層１４および一対の上面電極１２の上面に位置して設けられ、かつ薄膜層１３ａとめっき層１３ｂとにより構成されている。
【００１６】
さらに、前記薄膜層１３ａは、ＴｉやＣｕをスパッタすることにより形成され、かつめっき層１３ｂは薄膜層１３ａの上面に位置して設けられるもので、前記薄膜層１３ａをめっき核としてＮｉ、Ｃｕ、Ａｇをそれぞれ順番に無電解めっきすることにより形成されている。
【００１７】
さらにまた、前記絶縁基板１１の両端部には前記エレメント部１３の一部に重なるように銀系の材料からなる端面電極層１６が形成されており、かつこの端面電極層１６の表面にはめっき膜（図示せず）が形成されるものである。
【００１８】
また、前記エレメント部１３の中心部には、レーザによってトリミング溝１７が２ヶ所、互いに対向するエレメント部１３の側面からエレメント部１３の中心方向に向かって形成されているもので、そしてこの２つのトリミング溝１７で囲まれた領域が、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部１８となっている。
【００１９】
そしてまた、前記下地層１４は絶縁基板１１の上面の中央部に設けられており、かつこの下地層１４は前記一対の上面電極１２間に位置するエレメント部１３と絶縁基板１１との間に設けられている。さらに、この下地層１４は、シリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを混合させたもので構成している。また、フィラーは、その粒径が約１０μmで、さらに、シリカまたはアルミナの内部が中空もしくは表面の密度より内部の密度が粗になっているものである。また、この下地層１４は、フィラーの混合割合を１０〜９０体積％としているが、このフィラーの混合割合は、５０〜６０体積％とするのが特に好ましい。
【００２０】
そして、このフィラーは、シリカまたはアルミナを主成分としているもので、このシリカまたはアルミナは科学的に安定し、かつ耐熱性、耐火性に優れているため、過電流が流れてエレメント部１３が高温となっても溶断特性を安定化させることができる。
【００２１】
なお、前記下地層１４は絶縁基板１１の中央部だけでなく、絶縁基板１１の上面のほぼ全面に形成し、そしてこの下地層１４の上面の両端部に一対の上面電極１２を形成するようにしてもよい。
【００２２】
また、前記絶縁層１５は、エレメント部１３を覆うように設けられているものであって、溶断部１８を覆うシリコン等の樹脂からなる第１の絶縁層１５ａと、この第１の絶縁層１５ａの上面に設けられたエポキシ等の樹脂からなる第２の絶縁層１５ｂとにより構成されているものである。
【００２３】
次に、本発明の一実施の形態における回路保護素子の製造方法について説明する。
【００２４】
図１において、まず、Ａｌ２Ｏ３を５５％〜９６％含有するアルミナで構成された絶縁基板１１の上面の両端部に、銀ペーストまたは銀を主成分とする銀パラジウム合金導体ペーストを印刷して焼成することにより一対の上面電極１２を形成する。
【００２５】
次に、絶縁基板１１の中央部に、シリコン樹脂と、内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとを、フィラーの混合割合が１０〜９０体積％となるようにして混合させた混合物に有機溶剤を加えることにより得られたペーストを印刷する。ここで、フィラーの混合割合が１０体積％より小さいと、スパッタすることにより形成される薄膜層１３ａと下地層１４との熱収縮率の違いが大きくなるため、スパッタ時の発熱により、薄膜層１３ａと下地層１４との熱収縮率の違いによって薄膜層１３ａにクラックが生じてしまう。また、フィラーの混合割合が９０体積％より大きいと、下地層１４の表面の凹凸が大きくなるため、薄膜層１３ａが形成できない可能性が生じたり、下地層１４の粘度が大きくなるため、下地層１４にピンホールが発生したりしてしまう。
【００２６】
さらに、このとき、フィラー内部の空気が抜けないように、３本ロールの間隔、圧力を調整する。
【００２７】
その後、１５０℃〜２００℃程度で硬化させて有機溶剤を蒸発させることにより下地層１４を形成する。
【００２８】
次に、下地層１４および一対の上面電極１２の上面にエレメント部１３を形成する。この場合、エレメント部１３は一対の上面電極１２間を橋絡して一対の上面電極１２と電気的に接続されるように構成する。
【００２９】
そして、このエレメント部１３は、まず、Ｔｉ、Ｃｕを順番にスパッタすることにより薄膜層１３ａを設け、その後、この薄膜層１３ａをめっき核として薄膜層１３ａの上面にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇを順番に無電解めっきしてめっき層１３ｂを設けることにより形成されるものである。
【００３０】
次に、エレメント部１３の中心部の２ヶ所を、互いに対向するエレメント部１３の側面からエレメント部１３の中心方向に向かってレーザで切削してトリミング溝１７を形成することにより、この２つのトリミング溝１７で囲まれた領域に、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部１８を設ける。
【００３１】
次に、シリコン等の樹脂を少なくとも溶断部１８を覆うように形成して第１の絶縁層１５ａを設ける。その後、この第１の絶縁層１５ａの上面にエポキシ等の樹脂を形成して第２の絶縁層１５ｂを設けることにより、２層からなる絶縁層１５を形成する。
【００３２】
次に、絶縁基板１１の両端部においてエレメント部１３の一部と重なるように樹脂銀ペーストを塗布して硬化させることにより端面電極層１６を形成する。なお、この端面電極層１６はスパッタ等の薄膜プロセスによって形成してもよい。
【００３３】
最後に、前記端面電極層１６に、ニッケルと錫の２層構造からなるめっき膜（図示せず）を形成して、本発明の一実施の形態における回路保護素子を製造するものである。
【００３４】
上記した本発明の一実施の形態においては、下地層１４を耐熱性に優れているシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカまたはアルミナを主成分とするフィラーとの混合物で構成しているため、レーザでエレメント部１３にトリミング溝１７を形成しても、レーザの熱で下地層１４の形状が不安定になるということはなく、これにより、エレメント部１３の形状が安定するため、溶断特性を安定化させることができるという効果が得られるものである。
【００３５】
また、フィラーはその内部に空気が含まれているため、熱伝導率が非常に低く、さらにシリコン樹脂も熱伝導率が低いため、エレメント部１３の熱が絶縁基板１１内へ拡散するのを抑制することができる。したがって、下地層１４を断熱層として使用できるため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部１３の断面積を大きくしても、エレメント部１３で発生した熱をエレメント部１３内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部１３を速く溶融させることができるため、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
【００３６】
すなわち、フィラーがシリカまたはアルミナを主成分としているため、下地層１４の耐熱性を向上させることができ、これにより、溶断特性を安定化させることができるだけでなく、このフィラーの内部に空気が含まれているため、下地層１４の熱伝導率を低くすることができ、これにより、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
【００３７】
さらに、エレメント部１３の断面積を大きくできるため、回路保護素子の直流抵抗値も下げることができるものである。
【００３８】
なお、上記したように耐インラッシュ性と速断性を両立させるためには、フィラーの熱伝導率を低くする必要があるため、主成分はシリカが好ましい。
【００３９】
また、フィラーの粒子間にシリコン樹脂は入り込むことができるため、下地層１４を強固に固定でき、さらに、前記シリコン樹脂は吸水性がほとんど無いため、下地層１４に大気中の水分やめっき液が浸入することもなくなり、これにより、耐湿性を向上させることができる。
【００４０】
そしてまた、フィラーの内部に炭酸ガスを充填すれば、この炭酸ガスは空気より熱伝導度が低いため、エレメント部１３で発生した熱をエレメント部１３内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部１３を速く溶融させることができる。なお、フィラーの内部に充填する気体としては、炭酸ガス以外に、ヘリウム、アルゴン、窒素、酸素等を使用できる。
【００４１】
なお、上記した本発明の一実施の形態においては、回路保護素子について説明したが、溶断特性の安定化が要求されるヒューズ抵抗等の他の電子部品にも本発明は適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る回路保護素子は、溶断特性を安定化させることができるという効果を有するものであり、特に過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子等において有用となるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１１  絶縁基板
１２  上面電極
１３  エレメント部
１４  下地層
１５  絶縁層
【図１】
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【図２】
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